JPH11344911A

JPH11344911A - 電子写真装置

Info

Publication number: JPH11344911A
Application number: JP15147798A
Authority: JP
Inventors: Makoto Aoki; 誠青木; Junichiro Hashizume; 淳一郎橋爪; Shigenori Ueda; 重教植田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-06-01
Filing date: 1998-06-01
Publication date: 1999-12-14
Anticipated expiration: 2018-06-01
Also published as: JP3571917B2

Abstract

(57)【要約】【課題】如何なる環境下においてもトナーの融着が起
こらず、且つその特性を維持するに足る高耐久性を有
し、電位特性の変動が少なく高品位な画像が安定的に得
られる電子写真装置の提供。【解決手段】円筒形の導電性基体上に、少なくともシ
リコン原子を母体とする非単結晶材料からなる光導電層
を具備してなる電子写真感光体を用い、該感光体を回転
させ、帯電・露光・現像・転写・クリーニングを繰り返す電
子写真装置であって、転写工程後に該感光体の表画に残
留する現像剤をクリーニングブレードによってクリーニ
ングする構成を有し、且つクリーニングの際に生じる動
摩擦力(単位:ｇｆ)の時間的推移における標準偏差が、
ブレードの線圧１ｇｆ／ｃｍ当たり２ｇｆ以下である電
子写真装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真プロセスに
おいて、如何なる環境下においてもトナー融着による画
像欠陥が生じず、高品質な画像が得られる電子写真装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真感光体に用いる素子部材の技術
としては、セレン、硫化カドミニウム、酸化亜鉛、フタロ
シアニン、アモルファスシリコン(以下ａ-Ｓiと記す)
等、各種の材料が提案されている。中でもａ-Ｓiに代表
される珪素原子を主成分として含む非単結晶質堆積膜、
例えば、水素および／またはハロゲン(例えばフッ素、
塩素等)で補償されたａ-Ｓi等のアモルファス堆積膜は
高性能、高耐久、無公害な感光体として提案され、その
幾つかは実用化されている。特開昭５４-８６３４１号
公報には、光導電層を主としてａ-Ｓiで形成した電子写
真感光体の技術が開示されている。

【０００３】電子写真用アモルファスシリコン堆積膜の
形成方法として、プラズマＣＶＤ法、すなわち直流また
は高周波(ＲＦ,ＶＨＦ)またはマイクロ波を用い、原料
ガスをグロー放電等によって分解し、ガラス、石英、耐
熱性合成樹脂フィルム、ステンレス、アルミニュウム等
の基体上に薄膜状の堆積膜を形成する方法は、実用化が
非常に進んでおり、そのための装置も各種提案されてい
る。さらに、近年では膜質および処埋能力の向上に対す
る要望が強くなっており、様々な工夫も検討されてい
る。

【０００４】近年、平行平板型のプラズマＣＶＤ装置を
用い、５０ＭＨｚ以上の高周波電源を用いたプラズマＣ
ＶＤ法の報告(Plasma Chemistry and Plasma Processin
g,vo1.7,No3(1987)p267-273)があり、放電周波数を従来
の１３.５６ＭＨｚより高くすることにより堆積膜の性
能を落とさずに堆積速度を向上させることができる可能
性が示されており、注目されている。また、この放電周
波数を高くする報告はスパッタリング等でもなされ、近
年広くその検討がなされている。

【０００５】このような感光体を用いた電子写真プロセ
スにおいては、感光体表面に形成したトナー像を、紙等
の記録媒体に転写させる工程を繰り返し画像形成を行う
が、転写の都度、感光体表面に残留する残留トナーを十
分に除去する必要がある。このためのクリーニング装置
として、ウレタンゴム等の弾性材料からなるゴムブレー
ドを感光体表面に圧接して残留トナーを除去するように
構成したものがある。このクリーニング装置は構成が簡
単で、小型低コストであり、トナー除去機能も優れてい
るために、低速機から高速機まで広く実用化されてい
る。

【０００６】ブレードと感光体との摩擦低減の技術に関
しては、様々な検討がなされており例えば、特開平８-
１２３２７９号公報には、摩擦力を低減させるためのク
リーニング装置に関する開示がなされている。また、特
開平５-８８５９７号公報には、片当たりやクリーニン
グ不良を防止できるクリーニング装置についての開示が
なされている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年では、複写画像に
対する要求の高まりから、さらに高画質を安定して供給
する技術が切望されている。複写機に対してさらに高精
細化、高速化、ディジタル化、小型化、低コスト化な
ど、様々な要求が高まる中で、高精細化に関してはトナ
ーの小粒径化が進められ、コールターカウンター等によ
る重量平均粒径が０.００５〜０.００８ｍｍであるもの
が多く使われるようになってきた。

【０００８】高速化に当たって、これらの小粒径トナー
の定着性を向上させる必要があるが、相反する性質であ
る感光体ヘの融着(トナーの成分が感光体表面に固着し
て画像欠陥を引き起こす現象)が発生する可能性が出て
くる。また粒径が小さいと言うこと自体も、融着に対し
ては不利な方向に向かう。すなわち、粒径の小さいトナ
ーをグリーニングする際には、トナーのすり抜けを防止
するためにブレードの押圧を変える等の必要があるが、
高速プロセスとあいまって摩擦力が大きく増大するた
め、融着の発生しやすい状況になっているということが
できる。

【０００９】トナーがドラム表面に融着すると、融着部
分では像露光が透過しないために潜像が形成されず、画
像上に微小な黒点となって現れる。また、一旦融着が発
生すると初期には複写画像に現れなくても、複写操作を
重ねるうちに回転方向に融着が成長し、線状の画像欠陥
が生じてくる。有機感光体のように数万枚で交換する感
光体と違い、ａ-Ｓi感光体は耐久枚数が大きく、融着に
よる画像欠陥は無視できない問題である。成長した融着
を除去するためにはアルミナ粉等で研磨するしかない
が、事実上交換することになりランニングコストを大き
く引き上げる結果となる。このため、トナー融着の発
生、成長を防止することが低ランニングコストを進める
上での必須条件となる。

【００１０】この感光体表面ヘのトナーの融着の現象に
関しては、ブレードと感光体との間の摩擦が原因として
考えられているものの、詳しいメカニズムは見出されて
いないのが現状である。

【００１１】トナー融着を発生させないためには、付着
してしてしまったトナーを削りとる能力を高めるために
ブレードの硬度を上げたり、感光体にトナーを付着させ
にくくするために感光体表面を改質する等の対策が考え
られる。しかしながら、ブレードの高硬度化を進める場
合、ブレード材料の特性としてはゴム的状態からガラス
的状態に近づくため、削り取る能力は向上するものの脆
くなってしまい、ブレードの欠け等が生じてクリーニン
グ不良を起こす可能性が出てきた。また、感光体表面を
改質する場合、プロセススピードが上昇するにつれて摩
擦力が増大し研磨力が高まるため、材料を慎重に選ばな
い限り、感光体表面を改質して効果を高めても削れてし
まう可能性が生じてきた。

【００１２】そこで小粒径トナーを用いた高速プロセス
のように、ドラム表面に過酷な条件においても高硬度で
削れず、且つトナーの融着を引き起こさず、さらにはそ
の機能が長期間、大量枚数の複写操作によっても劣化し
ない複写プロセスが望まれてきた。

【００１３】また、高品位画像が長期間にわたって得ら
れ、クリーニング不良を起こさず、ブレードの高寿命化
や、感光体の長寿命化によるメンテナンスコストの低減
が図れる複写プロセスが求められてきた。

【００１４】本発明の目的は、如何なる環境下において
も高精細で高品質な画像が得られ、ドラム表面ヘのトナ
ーの融着を引き起こすことなく、且つその特性を維持す
るに足る高耐久性を有する電子写真装置を提供すること
にある。さらに、本発明の他の目的は、クリーニング不
良やムラ削れを起こさず、高品位な画像が経時的に変化
することなく安定的に得られる電子写真装置を提供する
ことにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の諸間題を解決する
ため、本発明は以下のような特徴を持つ電子写真装置に
よる複写プロセスを提供する。すなわち、本発明の電子
写真装置は、円筒形の導電性基体上に、少なくともシリ
コン原子を母体とする非単結晶材料からなる光導電層を
具備してなる電子写真感光体を用い、該感光体を回転さ
せ、帯電・露光・現像・転写・クリーニングを繰り返す電子
写真装置であって、転写工程後に該感光体の表面に残留
する現像剤をクリーニングブレードによってクリーニン
グする構成を有し、該クリーニング工程において、クリ
ーニングした際に生じる動摩擦力(単位:ｇｆ)の時間的
推移における標準偏差が、ブレードの線圧１ｇｆ／ｃｍ
当たり２ｇｆ以下であることを特徴とする。

【００１６】以下に上記の諸問題を解決するに至った経
緯を説明する。本発明者らは、融着を起こさず、且つク
リーニング不良を起こさないクリーニング方法につい
て、様々な角度から検討を行った。

【００１７】検討のｌつとして、感光体とクリーニング
ブレードとの間の、トナーを介した摺動による摩擦力に
ついて、クリーニングブレードにセンサーを取り付けて
詳しく測定したところ、摩擦力には顕著な差は現われな
かったが、摩擦力の測定で得られたデータの時間的ばら
つき(標準偏差)に材料間差が見られることが偶然見出さ
れた。今回の試験ではデータの取得を２.５ｍｓｅｃ刻
みで比較的細かく測定したため、このような微小な振動
を発見することができたものと考えられる。

【００１８】図１に上記の評価システムの概念図を示
す。図中１０１は感光体表面、１０２はクリーニングブ
レードを示し、１０３はクリーニング中のトナーの様子
を示している。クリーニングブレードｌ０２にはセンサ
ー１０４が接続され、微小時間における摩擦力を検出し
ている。本発明者らは図１に示すような評価システムを
用いて様々な試験条件で標準偏差を調べ、融着特性と明
確な関連があることを突き止めた。しかし標準偏差は、
複写プロセスによって変化するブレードの線圧に依存し
てしまうため、より厳密には線圧と標準偏差の比例関係
の傾き、すなわち、ブレードにかける線圧１ｇｆ／ｃｍ
当たりの標準偏差の量が重要であることがわかった。

【００１９】図２は前記評価システムによって得られた
摩擦力の時間的推移を示すグラフの一例である。この試
験では、ウレタンブレードを用い、ブレードにかける線
圧を複写機内で通常用いられる値(１４ｇｆ／ｃｍ)に設
定した。本図では０.６〜０.７秒後に、静止していた感
光体ドラムが回転を始めたことを示している。大きくピ
ークになっている部分はトナーを介した状態での感光体
ドラムとブレードとの最大静止摩擦力を示している。そ
の後、ブレードは振動を起こしながら定常状態に入る。
定常状態は、図中の約１秒後以降が相当する。このとき
図２(ａ),(ｂ)では、定常状態の平均値、すなわち動摩
擦力はほぼ同じであるが、標準偏差の値が大きく異なっ
ている。ここで標準偏差は、次の式(Ｉ)で表される量で
ある。

【００２０】標準偏差＝ＳＱＲ((Σ(Ｘｎ-Ｘｉ)＾２)／ｎ) (Ｉ) 図２(ａ)ではクリーニング不良が起きていないものの、
標準偏差が３０ｇｆ程度と大きく、線圧１ｇｆ／ｃｍ当
たりに換算すると２.１５ｇｆ程度となる。同様の感光
体ドラムと同材質のブレードを用い、同等のレイアウト
をもった複写機で耐久試験を行ったところ、特定の環境
下においては融着が発生しやすくなることがわかった。

【００２１】一方、図２(ｂ)では、標準偏差が４ｇｆと
非常に小さく、線圧１ｇｆ／ｃｍ当たりに換算すると
０.２９ｇｆ程度となる。同様の組み合わせを用い同等
のレイアウトを持った複写機での耐久試験では、如何な
る環境下でも融着もクリーニング不良も発生しなかっ
た。

【００２２】図２の結果および耐久試験の結果から、融
着の発生要因として、定常状態における動摩擦力にはあ
まり敏感ではなく、むしろ動摩擦力の標準偏差、すなわ
ち細かい振動によるところが大きいことが確かめられ
た。すなわちブレードにかかる単位線圧当たりの摩擦力
の標準偏差が、特定の値以下に収まるように最適化を行
ったとき、如何なる環境においても融着を防止すること
が可能となった。

【００２３】本発明の範囲内にブレードにかかる摩擦力
の標準偏差を抑えるような複写プロセスの最適化を行っ
た場合、融着を防止できることについて、原因は全て明
らかになったわけではないが、おおよそ次のように考察
される。

【００２４】摩擦力の標準偏差は、摩擦によって生じた
微小な振動の振幅を表している。この振動によってブレ
ードのエッジが微小量だけたわむ。そのたわみが復元す
る際、ブレードエッジ付近に存在するトナーには瞬間的
に強い圧縮力が働いてしまう。通常、この圧縮力によっ
て一旦トナーが付着しても再びブレードによって削ぎ取
られるが、例えば感光体表面の突起の陰、微小な凹部や
凸部の陰、ダングリングボンドヘの化学的吸着等によっ
て削ぎ取られない部分が存在する。その部分は、微小な
凸部を形成するため、局所的な微小振動をさらに誘発す
る。すると、ブレードエッジ付近のトナーにかかる圧縮
力が局所的にさらに大きくなる。このような悪循環を繰
り返すことにより、トナーが感光体表面に強固に固着し
てしまうと考えられる。

【００２５】一方、微小振動の振幅がある程度以上小さ
い場合、ブレードのたわみ量が小さいということである
から、たわみとその復元が起こった際に、ブレードエッ
ジ付近のトナーにかかる圧縮力も小さいと考えられる。
すなわち、ブレードにかかる線圧１ｇｆ／ｃｍ当たりの
摩擦力の標準偏差が２ｇｆ以下である場合、ブレードの
たわみ量が極めて小さく、トナーにかかる圧縮力が小さ
く、トナーを固着させるには十分な力でないと思われ
る。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して電子写真装
置の詳細、画像形成プロセスを説明する。図５は、電子
写真装置の画像形成プロセスの一例を示す概略図であっ
て、感光体５０１は失印Ｘ方向に回転する。感光体５０
１の周辺には、主帯電器５０２、静電潜像形成部位５０
３、現像器５０４、転写紙供給系５０５、転写帯電器５
０６(ａ)、分離帯電器５０６(ｂ)、クリーナー５０７、
搬送系５０８、除電光源５０９等が配設されている。

【００２７】上記の画像形成プロセスにおいて、プロセ
ススピードに関しては、基本的には如何なる範囲でも本
発明の効果が得られるが、プロセススピードが２００ｍ
ｍ／ｓｅｃ以上の範囲において本発明の効果が最適に得
られる。２００ｍｍ／ｓｅｃよりもプロセススピードが
低下すると、弾性反発によって変形が戻る際、蓄積した
弾性エネルギーが一遍に開放されず、段階的に徐々に吐
き出されるため、見かけ上標準偏差が小さくなってしま
う場合がある。実際に図１の評価システムによる測定か
らプロセススピードが２００ｍｍ／ｓｅｃより小さい場
合、弾性変形の戻りが段階的に起こっていると考えられ
る様子が得られた。

【００２８】このことから、プロセススピードがある程
度以下である場合、本発明を適用できない場合がある。
一方、上限に関しては本発明の効果を最大限に得るため
にはプロセススピードが６００ｍｍ／ｓｅｃ以下の範囲
が望ましい。プロセススピードが６００ｍｍ／ｓｅｃを
超える場合、クリーニングブレードに対するトナーの運
動エネルギーが比較的大きく、摩擦による微視的な発熱
の寄与が大きくなる場合があり、トナーが融けやすくな
ることがある。この摩擦熱の寄与は、本発明で用いてい
るメカニズムでは説明できない別の要因であるため、本
発明を適用できない場合が生じる。

【００２９】また、クリーニングブレードの硬度に関し
ても同様に考えると、基本的には如何なる範囲でも本発
明の効果が得られるが、硬度がある一定の範囲内である
方が本発明の効果が最適に得られると考えられる。柔ら
かすぎる場合には線圧を極端に大きくしない限りクリー
ニング不良が防げず、線圧が大きいために振動の振幅も
大きくなりやすく、あまり現実的ではない。逆に硬すぎ
る場合には弾性変形が小さいので、長期の使用によって
ブレードの欠け、感光体のムラ削れが生じやすく、現実
的でない。このことから、ブレードの硬度に関しても、
現実的な範囲、すなわちＪＩＳ硬度が６０〜８０度の間
において、本発明の効果が最適に得られると考えられ
る。

【００３０】トナーの平均粒径については、如何なる範
囲でも本発明の効果が得られるが、平均粒径が一定の範
囲よりも小さい場合の方がより好ましいことがわかっ
た。本発明が好適に適用できる範囲としては、平均粒径
が８μｍ以下の範囲であることがわかった。

【００３１】また、本発明の電子写真装置にて用いてい
る感光体は、少なくともシリコン原子を母体とする非単
結晶材料から構成されていれば如何なるものでもよい
が、表面層を形成した感光体がより好ましい。この表面
層は、グロー放電を用いたプラズマプロセスによって作
成された無機系の物質を用いたものが好適に使用でき
る。

【００３２】無機系の表面層は、有機系の感光体に比ベ
表面の硬度が高く、ムラ削れしにくく、且つ表面の摩擦
係数が低いため、感光体とクリーニング機構のトータル
でみた設計の自由度を大きくすることができる。例え
ば、少なくともシリコン原子と炭素原子を含む非単結晶
炭化珪素では、硬度が高く、透明度も高く、表面の平坦
性も良好で好適に使用できる。また特に、炭化水素系の
ガスを用いた非単結晶炭素膜を表面層として用いた場合
には、さらに高硬度で削れに強く、摩擦係数が低く、表
面の平坦性がより良好になるため、最適である。

【００３３】次に、本発明の電子写真装置で用いる感光
体について、図面を参照して詳細に説明する。図３は、
本発明による電子写真感光体を示す模式説明図である。
図３(ａ)に光導電層を機能分離していない単層型と呼ん
でいる感光体を示すが、基体３０１の上に電荷注入阻止
層３０２、少なくともシリコン原子を母体とする非単結
晶材料からなる光導電層３０３が積層されており、必要
に応じて非単結晶材料からなる表面層３０４を積層して
もよい。

【００３４】図３(ｂ)には、光導電層を電荷発生層と電
荷輸送層の２つに機能分離しているため、機能分離型と
呼んでいる感光体を示している。基体３０１の上に必要
に応じて電荷注入阻止層３０２を設け、その上に電荷輸
送層３０５、電荷発生層３０６の機能分離された、少な
くともシリコン原子を母体とする非単結晶材料からなる
光導電層３０３が堆積されている。その上に必要に応じ
て非単結晶材料からなる表面層３０４を積層させてもよ
い。ここで電荷輸送層３０５と電荷発生層３０６の位置
関係はいかなるものでも使用できる。また、機能分離を
組成変化で行う場合に、その組成変化を連続的に行って
もよい。

【００３５】図３(ａ),(ｂ)に挙げた感光体において、
それぞれの層は連続的な組成変化を伴ってもよく、明確
な界面を持たなくてもよい。また、電荷注入阻止層３０
２、表面層３０４は必要に応じて省略してもよい。ま
た、光導電層３０３と非単結晶材料からなる表面層３０
４との間には、密着性向上等の目的で必要に応じて中間
層を設けてもよい。中間層の材料としては光導電層３０
３と表面層３０４との中間の組成を持った層が挙げられ
るが、或いはＳiＣ,ＳiＯ,ＳiＮなどを用いてもよい。
また中間層は組成を連続的に変化させてもよい。

【００３６】非単結晶材料からなる表面層３０４は、ａ
-Ｓi_xＣ_1-x:Ｈで表される非単結晶水素化炭化珪素が好
適に使用できる。ｘの値を適当に選ぶことにより、膜の
硬度、透明度、表面の平坦性などを最適化することが可
能である。また、表面層３０４に非単結晶炭素を用いる
と、硬度、耐久性、低摩擦性、平坦性の点でさらに好まし
い。ここで言う非単結晶炭素とは、黒鉛(グラファイト)
とダイヤモンドとの中間的な性質を持つアモルファス状
の炭素を主に表しているが、微結晶や多結晶を部分的に
含んでいてもよい。また、膜中に適度に水素原子を含む
ことで、膜の密着性、透明度、平坦性等を制御することが
可能である。

【００３７】これらはスパッタリング法、イオンプレー
ティング法等によっても作成可能であるが、プラズマＣ
ＶＤ法を用いて作成した膜が透明度、硬度共に高く、電
子写真感光体の表面層として用いるには最も好ましい。

【００３８】非単結晶水素化炭化珪素、或いは非単結晶
炭素膜を作成する際のプラズマＣＶＤ法に用いる放電周
波数としては如何なる周波数も用いることができる。工
業的にはＲＦ、ＶＨＦ周波数帯と呼ばれる１〜４５０Ｍ
Ｈｚ、特に１３.５６ＭＨｚの高周波を好適に用いるこ
とができる。また、特に５０〜４５０ＭＨｚのＶＨＦと
呼ばれる周波数帯の高周波を用いた場合には、透明度、
硬度共にさらに高くできるので、表面層としての使用に
際してはより好ましい。

【００３９】図４は、本発明の高周波電源を用いたプラ
ズマＣＶＤ法による感光体の堆積装置の一例を示す模式
図である。この装置は大別すると、堆積装置４００、原
料ガスの供給装置４０１、反応容器４０２内を減圧する
ための排気装置(図示せず)から構成されている。堆積装
置４００中の反応容器４０２内にはアースに接続された
円筒状被成膜基体４０３、円筒状被成膜基体の加熱用ヒ
ーター４０４、原料ガス導入管４０５が設置され、さら
に高周波マッチングボックス４０６を介して高周波電源
４０７が接続されている。

【００４０】原料ガス供給装置４０１は、ＳiＨ₄,Ｈ₂,
ＣＨ₄,ＮＯ,Ｂ₂Ｈ₆等の原料ガスボンベおよびエッチン
グガスボンベとバルブ、およびマスフローコントローラ
ーから構成され、各構成ガスのボンベはバルブ４０８を
介して反応容器４０２内のガス導入管４０５に接続され
ている。

【００４１】本発明で使用される高周波電源の出力は１
０〜５０００Ｗ以上の範囲で使用する装置に適した電力
を発生することができれば、如何なる出力のものであっ
ても使用できる。さらに、高周波電源の出力変動率は、
如何なる値であっても本発明の効果を得ることができ
る。

【００４２】使用されるマッチングボックス４０６は高
周波電源４０７と負荷の整合を取ることができるもので
あれば如何なる構成のものでも好適に使用できる。ま
た、整合を取る方法としては、自動的に調整されるもの
が好適であるが手動で調整されるものであっても本発明
の効果には全く影響はない。

【００４３】高周波電力が印加されるカソード電極４０
９の材質としては銅、アルミニウム、金、銀、白金、鉛、ニッ
ケル、コバルト、鉄、クロム、モリブデン、チタン、ステンレ
スおよび、これらの材料の２種類以上の複合材料等が使
用できる。また、形状は円筒形状が好ましいが必要に応
じて楕円形状、多角形状を用いてもよい。カソード電極
４０９は必要に応じて冷却手段を設けてもよい。具体的
な冷却手段としては水、空気、液体窒素、ペルチェ素子等
による冷却が必要に応じて用いられる。

【００４４】本発明に用いる円筒状被成膜基体４０３
は、使用目的に応じた材質や形状を有するものであれば
よい。例えば、形状に関しては、電子写真用感光体を製
造する場合には、円筒状が望ましいが、必要に応じて平
板状や、その他の形状であってもよい。また、材質にお
いては、銅、アルミニウム、金、銀、白金、鉛、ニッケル、コ
バルト、鉄、クロム、モリブデン、チタン、ステンレスおよ
び、これらの材料の２種類以上の複合材料、さらにはポ
リエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロー
スアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩
化ビニリデン、ポリスチレン、ガラス、石英、セラミック
ス、紙などの絶緑材料に導電性材料を被覆したものなど
が使用できる。表面形状としてはバイト切削、ディンプ
ル加工等を干渉防止等の目的で併用することが可能であ
る。

【００４５】以下、図４に示す装置を用いた、感光体の
形成方法の手順の一例について説明する。反応容器４０
２内に円筒状被成膜基体４０３を設置し、不図示の排気
装置(例えば真空ポンプ)により反応容器４０２内を排気
する。統いて、円筒状被成膜基体加熱用ヒーター４０４
により円筒状被成膜基体４０３の温度を２０〜５００℃
の所定の温度に制御する。

【００４６】感光体形成用の原料ガスを反応容器４０２
内に流入させるにはガスボンベのバルブ、反応容器のリ
ークバルブ４１０が閉じられていることを確認し、また
ボンベ以外のガス供給系４０１内のバルブが開かれてい
ることを確認し、メインバルブ４１１を開いて反応容器
４０２およびガス供給配管４１２を排気する。

【００４７】次に真空計４１３の読みが５×１０^-4Ｐａ
になった時点で補助バルブ４０８を関じる。その後ガス
ボンベより各ガスをバルブを開いて導入し圧力調整器に
より各ガス圧を２ｋｇ／ｃｍ²に調整する。次に流入バ
ルブを徐々に開けて各ガスをマスフローコントローラー
内に導入する。以上の手順によって成膜準備を完了した
後、円筒状被成膜基体４０３上に光導電層の形成を行
う。

【００４８】円筒状被成膜基体４０３が所定の温度にな
ったところで、各バルブのうちの必要なものを徐々に開
き、各ガスボンベから所定の原料ガスをガス導入管４０
５を介して反応容器４０２内に導入する。次に、各マス
フローコントローラーによって、各原料ガスが所定の流
量になるように調整する。その際、反応容器４０２内が
ｌ３３Ｐａ以下の所定の圧力になるように、真空計４１
３を見ながらメインバルブ４１１の開口を調整する。

【００４９】内圧が安定したところで、高周波電源４０
７を所望の電力に設定して高周波マッチングボックス４
０６を通じてカソード電極４０９に供給し高周波グロー
放電を生起させる。この放電エネルギーによって反応容
器４０２内に導入させた各原料ガスが分解され、円筒状
被成膜基体４０３上に所定のシリコン原子を主成分とす
る堆積膜が形成される。所望の膜厚の形成が行われた
後、高周波電力の供給を止め、各流出バルブを閉じて反
応容器４０２ヘの各原料ガスの流入を止め、堆積膜の形
成を終える。膜形成を行っている間は円筒状被成膜基体
４０３を駆動装置(不図示)によって所定の速度で回転さ
せてもよい。

【００５０】図５は、複写機の構成を示す模式図であ
る。以下、図面を参照して具体的に画像形成プロセスを
説明する。感光体５０１は高電圧を印加した主帯電器５
０２により一様に帯電され、これに静電潜像部位、すな
わちランプ５１０から発した光が原稿台ガラス５１１上
に置かれた原稿５１２に反射し、ミラー５１３,５１４,
５１５を経由し、レンズユニット５１７のレンズ５１８
によって結像され、ミラー５１６を経由し、導かれ投影
された静電潜像が形成される。この潜像に現像器５０４
からネガ極性トナーが供給されてトナー像が形成され
る。

【００５１】一方、転写紙供給系５０５を通って、レジ
ストローラー５２２によって先端タイミングを調整さ
れ、感光体５０１方向に供給される転写材Ｐは高電圧を
印加した転写帯電器５０６(ａ)と感光体５０１の間隙に
おいて背面から、トナーとは逆極性の正電界を与えら
れ、これによって感光体表面のネガ極性のトナー像は転
写材Ｐに転写される。

【００５２】次いで、高圧ＡＣ電圧を印加した分離帯電
器５０６(ｂ)により、転写材Ｐは転写搬送系５０８を通
って定着装置５２４に至り、トナー像が定着されて装置
外に搬出される。感光体５０１上に残留するトナーはク
リーニングユニット５０７のマグネットローラー５０７
および、クリーニングブレード５２１によって回収さ
れ、残留する静電潜像は除電光源５０９によって消去さ
れる。

【００５３】

【実施例】以下、本発明の詳細を試験例、実施例によっ
て具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定
されるものではない。［実施例１］図４に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて、
円筒形のＡl基体上に、表１に示す条件で下部阻止層、
光導電層を堆積した。このようなドラムを３本作成し、
後述する各々の評価でそれぞれ１本ずつ用いた。同様
に、表１に示す条件で下部阻止層、光導電層を堆積し、
その後、表２に示す条件で非単結晶水素化炭素を５００
０Å堆積させた。このようなドラムを３本作成し、同様
に評価した。同様に、表ｌに示す条件で下部阻止層、光
導電層を堆積し、その後、表３に示す条件で非単結晶水
素化炭化珪素を５０００Å形成したドラムを３本作成
し、同様に評価した。

【００５４】

【表１】

【００５５】

【表２】

【００５６】

【表３】前記３種類のドラムを用いるプロセスの条件として、Ｊ
ＩＳ硬度６５度の弾性ゴムブレードを用い、プロセスス
ピードを４２０ｍｍ／ｓｅｃとし、トナー粒径として
６.５μｍのものを用いた。まず図１に示す評価システ
ムによって摩擦力の時間的推移における標準偏差を求め
た。ブレードにかける線圧ｌｇｆ／ｃｍ当たりの標準偏
差は、非単結晶炭素で１.４ｇｆ、非単結晶炭化珪素で
１.７ｇｆ、表面層なしのドラムで１.９ｇｆであった。

【００５７】上記の感光体、プロセス条件を用い、以下
のような評価試験を行った。 (１)トナー融着の評価試験作成したドラムを、試験用に改造したキヤノン製複写機
ＮＰ６０６０改造機に搭載し、上記のプロセスの条件を
用いた。融着に対して厳しい条件(融着の出やすい条件)
としてドラムヒーターを用いてドラムを通常よりも高い
温度まで加熱した。ドラム表面温度を５０℃とし、１％
原稿(Ａ４対角線方向に直線を引いただけの原稿)を用い
て耐久試験した。耐久枚数１０００枚毎にハーフトーン
画像をコピーして融着の有無を調ベた。このような耐久
試験を最大１０万枚まで行い、大きさ０.３ｍｍ以上の
融着が発生した枚数で評価した。

【００５８】(２)クリーニング性評価試験前記のＮＰ６０６０改造機を用いて、クリーニング性の
評価試験を行った。全面黒(以下ベタ黒と称する)の原稿
を用いて１０万枚耐久試験した。耐久試験後、ハーフト
ーン画像をコピーしてクリーニング不良の有無を調べ
た。具体的には、Ａ４のハーフトーン画像において、ド
ラムの母線方向に平行な領域をとり、クリーニング不良
による汚れの面積を５枚のコピーサンプルから見積もっ
た。同様の評価を５回行い、５枚のコピーサンプルでの
結果を得た。

【００５９】(３)ムラ削れ評価試験前記のＮＰ６０６０改造機を用い、長期使用による削れ
に対する耐久性を調ベた。ムラ削れの出やすい条件とし
て小粒径のトナーを用い、さらにドラムの周方向に平行
となるようなストライプ状の原稿を用いることにより、
同じ部分が摺擦力の高い小粒径トナーで常に摺擦される
ようにして１０万枚のコピーを行った。続いてゴースト
の影響を取り除いた後、ハーフトーン原稿をコピーし
て、ムラ削れによる濃度ムラが生じているかどうかを調
ベた。濃度ムラを確認した後、現像器の位置に電位計を
挿入し、ストライプの白と黒に対応する部分の電位を調
べて、その差を測定した。電位差が大きいほど濃度ムラ
が生じていることを表している。この評価を５枚のハー
フトーンコピーサンプル、５回の電位測定から求めた。

【００６０】これらの評価結果は数値が小さいほど良好
であることを表している。比較のため、比較例１の評価
結果を５０としたときの相対値として表し、０〜１００
までの値に規格化した。以上の結果を比較例１の結果と
合わせて表４に示す。表中の記号は、それぞれ、「◎」は
０〜２０のもの(極めて優れた特性)を、「○」は２０〜４
０のもの(良好な特性)を、「△」は４０〜６０のもの(比
較例１と同等の特性)を、また「×」は６０〜１００のも
の(実用上問題がでる可能性がある)を、表す。

【００６１】

【表４】［比較例１］図４に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて、
円筒形のＡl基体上に、表１に示す条件で下部阻止層、
光導電属を堆積した。表面層は作成しなかった。このよ
うなドラムを３本作成し、上記の各々の試験に１本ずつ
用いた。プロセスの条件としては、ブレードの硬度が６
０度である他は実施例１と同様のものとした。このと
き、図１に示す評価システムによる測定では、ブレード
にかける線圧１ｇｆ／ｃｍ当たりの標準偏差は２.２ｇ
ｆであった。

【００６２】上記の感光体、プロセス条件を用い、実施
例１と同様の評価を行った。結果を実施例１の結果と合
わせて表４に示す。実施例１では、融着が出やすい条件
に設定してある融着試験においても、最大設定枚数の１
０万枚まで耐久試験しても０.３ｍｍを超える融着はほ
とんど発生しなかった。また、クリーニング不良も発生
しなかった。表面層のないドラムにおいて若干ムラ削れ
が発生したが、表面層有りのドラムにおいては全く発生
しなかった。

【００６３】それに対し比較例１では、融着試験におい
ては３千枚程度から融着の発生が見られた。また、クリ
ーニング性の試験においても、数万枚の段階で所詔ブレ
ードピビリ(振幅の大きな振動)が生じており、クリーニ
ング不良が生じていた。また、若干ムラ削れが発生し
た。

【００６４】以上の結果から、ブレード線圧１ｇｆ／ｃ
ｍ当たりの摩擦力の時間的推移における標準偏差が２ｇ
ｆ以下であるように最適化された複写プロセスにおい
て、本発明の効果が得られることがわかった。また、適
切な表面層を持つ感光体を用いた場合、本発明の効果が
より好適に得られることがわかった。

【００６５】［実施例２］図４に示すプラズマＣＶＤ装
置を用いて、円筒形のＡl基体上に、表１に示す条件で
下部阻止層、光導竜層を堆積した。その後、表５に示す
条件で非単結晶炭素を５０００Å堆積させた。前記のド
ラムを用いるプロセスの条件として、ＪＩＳ硬度７８度
の弾性ゴムブレードを用い、プロセススピードを、それ
ぞれ１２０,２００,４００,６００ｍｍ／ｓｅｃとし、
トナー粒径として６.５μｍのものを用いた。

【００６６】

【表５】まず図１に示す評価システムによって摩擦力の時間的推
移における標準偏差を求めると、ブレードにかける線圧
１ｇｆ／ｃｍ当たりの標準偏差は、プロセススピード１
２０ｍｍ／ｓｅｃのもので１.７５ｇｆ、２００ｍｍ／
ｓｅｃのもので０.７５ｇｆ、４００ｍｍ／ｓｅｃのも
ので０.８２ｇｆ、６００ｍｍ／ｓｅｃのもので１.５ｇ
ｆであった。上記の感光体、プロセス条件を用い、実施
例１と同様の評価を行った。結果を表６に示す。実施
例２では、０.３ｍｍを超える融着はほとんど発生せ
ず、クリーニング不良、ムラ削れとも全く発生しなかっ
たが、２００〜６００ｍｍ／ｓｅｃのものがより望まし
いことがわかった。

【００６７】

【表６】［実施例３］図４に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて、
円筒形のＡl基体上に、表１に示す条件で下部阻止層、
光導電層を堆積した。その後、表７に示す条件で非単結
晶炭素を５０００Å堆積させた。前記のドラムを用いる
プロセスの条件として、ＪＩＳ硬度それぞれ５８,６０,
７０,８０,８２度の弾性ゴムブレードを用い、プロセス
スピードを３８０ｍｍ／ｓｅｃとし、トナー粒径として
６.５μｍのものを用いた。まず図１に示す評価システ
ムによって摩擦力の時間的推移における標準偏差を求
め、その値からプロセス条件が最適化されていることを
確かめた。ブレードにかける線圧１ｇｆ／ｃｍ当たりの
標準偏差は、ブレードの硬度が５８度のもので１.８ｇ
ｆ、６０度のものでｌ.７ｇｆ、７０度のもので１.１ｇ
ｆ、８０度のもので１.５７ｇｆ、８２度のもので１.８
ｇｆであった。

【００６８】

【表７】上記の感光体、プロセス条件を用い、実施例１と同様の
評価を行った。結果を表８に示す。実施例３では、０.
３ｍｍを超える融着はほとんど発生せず、クリーニング
不良、ムラ削れとも全く発生しなかったが、ブレードの
硬度が６０〜８０度のものがより望ましいことがわかっ
た。

【００６９】

【表８】［実施例４］図４に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて、
円筒形のＡl基体上に、表１に示す条件で下部阻止層、
光導電層を堆積した。その後、表５に示す条件で非単結
晶炭素を５０００Å堆積させた。前記のドラムを用いる
プロセスの条件として、ＪＩＳ硬度７２度の弾性ゴムブ
レードを用い、プロセススピードを４２０ｍｍ／ｓｅｃ
とし、トナー粒径として、それぞれ５,６,７,８,９μｍ
のものを用いた。まず図１に示す評価システムによって
摩擦力の時間的推移における標準偏差を求め、その値か
らプロセスが最適化されていることを確かめた。ブレー
ドにかける線圧１ｇｆ／ｃｍ当たりの標準偏差は、トナ
ーの平均粒径が５μｍのもので１.６ｇｆ、６μｍのも
ので１.４ｇｆ、７μｍのもので１.０ｇｆ、８μｍのも
ので１.５ｇｆ、９μｍのものでｌ.９ｇｆであった。

【００７０】上記の感光体、プロセス条件を用い、実施
例１と同様の評価を行った。結果を表９に示す。実施例
４では、０.３ｍｍを超える融着はほとんど発生せず、
クリーニング不良、ムラ削れとも全く発生しなかった
が、８μｍ以下の平均粒径を持つトナーを用いた方がよ
り望ましいことがわかった。

【００７１】

【表９】［実施例５］図４に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて、
円筒形のＡl基体上に、表ｌに示す条件で下部阻止層、
光導電層を堆積した。その後、プラズマＣＶＤが感光体
表面に与える影響を調ベるために、表１０に示す条件で
高周波電力の周波数を様々に変化させて非単結晶炭素を
作成した。高周波電力の周波数は１３.５６,５０,１０
５,２５０,４５０ＭＨｚと変化させた。前記のドラムを
用いるプロセスの条件として、ＪＩＳ硬度７６度の弾性
ゴムブレードを用い、プロセススピードを３２０ｍｍ／
ｓｅｃとし、トナー粒径として６.５μｍのものを用い
た。

【００７２】

【表１０】まず図１に示す評価システムによって摩擦力の時間的推
移における標準偏差を求め、その値からプロセスの最適
化ができていることを確かめた。ブレードにかける線圧
１ｇｆ／ｃｍ当たりの標準偏差は０.７〜１.１ｇｆであ
った。上記の感光体、プロセス条件を用い、実施例１と
同様の評価を行った。結果を表１１に示す。この結果か
ら、感光体表面の形成に用いるプラズマプロセスの高周
波が、如何なる周波数でも本発明の効果が得られること
がわかった。

【００７３】

【表１１】

【００７４】

【発明の効果】本発明によって如何なる環境において
も、ドラム表面ヘのトナーの融着を引き起こすことな
く、且つその特性を維持するに足り得る耐久性を有する
クリーニングシステムを具備する電子写真装置、特にト
ナー融着による画像欠陥が生じず、高品質な画像が得ら
れる電子写真装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】摩擦力の時問的推移の標準偏差を求めるための
評価システムの概要を示す模式該略図。

【図２】図１の評価システムにより測定した摩擦力の時
間的推移データを示すグラフ。

【図３】本発明において用いられる電子写真感光体を示
す模式図。(但し、(ａ)は単層型を、(ｂ)は積層型を表
わす。)

【図４】本発明のＰ-ＣＶＤ法により基体上に感光体を
形成するための堆積装置の概要を示す模式説明図。

【図５】電子写真装置の概要を示す模式的断面図。

【符号の説明】

１０１電子写真感光体１０２,５２１クリーニングブレード１０３トナー１０４センサー３０１円筒状基体３０２電荷注入阻止層(下部阻止層) ３０３光導電層３０４表面層３０５電荷輸送層３０６電荷発生層４００堆積装置４０１原料ガス供給装置４０２反応容器４０３円筒状基体４０４加熱用ヒーター４０５原料ガス導入管４０６高周波マッチングボックス４０７高周波電源４０８供給バルブ４０９カソード電極４１０リークバルブ４１１メインバルブ４１２ガス供給用配管４１３真空計５０１感光体５０２主帯電器５０３静電潜像形成部位５０４現像器５０５転写紙供給系５０６(ａ) 転写帯電器５０６(ｂ) 分離帯電器５０７クリーニングローラー５０８搬送系５０９除電光源５１０ハロゲンランプ５１１原稿台５１２原稿５１３〜５１６ミラー５１７レンズユニット５１８レンズ５１９給紙ガイド５２０ブランク露光ＬＥＤ５２２レジストローラー５２３ドラムヒーター５２４定着器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒形の導電性基体上に、少なくともシ
リコン原子を母体とする非単結晶材料からなる光導電層
を具備する電子写真感光体を用い、該感光体を回転さ
せ、帯電・露光・現像・転写・クリーニングを繰り返す電子
写真装置であって、転写工程後に前記感光体の表面に残
留する現像剤をクリーニングブレードによってクリーニ
ングする構成を有し、且つ該クリーニング工程におい
て、クリーニングした際に生じる動摩擦力(単位:ｇｆ)
の時間的推移における標準偏差が、ブレードの線圧１ｇ
ｆ／ｃｍ当たり２ｇｆ以下であることを特徴とする、電
子写真装置。
【請求項２】前記感光体が、非単結晶材料からなる表
面層を有することを特徴とする、請求項１記載の電子写
真装置。
【請求項３】前記非単結晶材料からなる表面層が、少
なくともシリコン原子と炭素原子を母体として構成され
ることを特徴とする、請求項２記載の電子写真装置。
【請求項４】前記非単結晶材料からなる表面層が、少
なくとも炭化水素系のガスを分解しプラズマを用いて作
成された非単結晶炭素で構成されることを特徴とする、
請求項２記載の電子写真装置。
【請求項５】前記感光体の回転による感光体表面の移
動速度(以後、プロセススピードと称する)が、２００な
いし６００ｍｍ／ｓｅｃの範囲であることを特徴とす
る、請求項１ないし４のいずれかに記載の電子写真装
置。
【請求項６】前記クリーニングブレードの材質が、ウ
レタンゴムからなることを特徴とする、請求項１ないし
５のいずれかに記載の電子写真装置。
【請求項７】前記クリーニングブレードのＪＩＳ(Ａ)
硬度が、６０ないし８０度の範囲であることを特徴とす
る、請求項ｌないし６のいずれかに記載の電子写真装
置。
【請求項８】前記現像剤の平均粒径が、８μｍ以下で
あることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに
記載の電子写真装置。
【請求項９】前記感光体が、グロー放電を用いプラズ
マプロセスによって作成されてなることを特徴とする、
請求項ｌないし８のいずれかに記載の電子写真装置。
【請求項１０】前記プラズマプロセスが、１〜４５０
ＭＨｚの範囲の高周波を用いたプラズマＣＶＤ法である
ことを特徴とする、請求項９に記載の電子写真装置。
【請求項１１】前記高周波が、５０〜４５０ＭＨｚの
範囲であることを特徴とする、請求項１０に記載の電子
写真装置。
【請求項１２】前記感光体において、基体と光導電層
との間に電荷注入阻止層を設けてなることを特徴とす
る、請求項１ないし１１のいずれかに記載の電子写真装
置。
【請求項１３】前記感光体において、光導電層と表面
層との間にバッファ層を設けてなることを特徴とする、
請求項１ないし１２のいずれかに記載の電子写真装置。